小檗堿抗腫瘤作用機(jī)制研究進(jìn)展

程靖，周小杰（.黃山市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院 黃山市藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)中心，安徽 黃山 245000；2.浙江中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥科學(xué)院，杭州 30053）

腫瘤嚴(yán)重危害人類健康，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2018年全球新增癌癥病例約有1810萬(wàn)例，腫瘤導(dǎo)致死亡病例約960萬(wàn)例，預(yù)計(jì)到2030年，年新增病例數(shù)將達(dá)2360萬(wàn)[1]，因此，尋找預(yù)防和治療腫瘤的有效藥物至關(guān)重要。小檗堿是一種從黃連、黃柏等中草藥中提取分離的小分子異喹啉生物堿，對(duì)消化系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等疾病具有廣泛的藥理活性[2]。雖然小檗堿在臨床治療腫瘤鮮有報(bào)道，但是大量的體內(nèi)動(dòng)物和體外細(xì)胞研究證實(shí)，小檗堿對(duì)胃癌[3]、乳腺癌[4]、膀胱癌[5]、肝癌[6]及其他腫瘤[7]均具有顯著的抗腫瘤作用，是一個(gè)潛在的抗腫瘤藥物，但目前對(duì)小檗堿抗腫瘤的作用機(jī)制研究仍不明確，本文擬從小檗堿對(duì)細(xì)胞周期和凋亡、細(xì)胞自噬的調(diào)節(jié)、腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移的抑制、腫瘤微環(huán)境、microRNA表達(dá)的調(diào)節(jié)、端粒酶活性以及腸道菌群的調(diào)節(jié)等方面，探討小檗堿的抗腫瘤作用機(jī)制。

1 小檗堿對(duì)細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)

正常細(xì)胞轉(zhuǎn)變成腫瘤細(xì)胞與細(xì)胞周期密切相關(guān)[8-9]，細(xì)胞周期受細(xì)胞周期蛋白（Cyclin）和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）的調(diào)節(jié)，腫瘤細(xì)胞始終處于增殖狀態(tài)不能進(jìn)入靜止期。研究表明小檗堿可調(diào)節(jié)細(xì)胞周期抑制腫瘤細(xì)胞增殖，Sakaguchi等[10]在研究中分別用1 μmol·L－1和10 μmol·L－1的小檗堿處理乳腺癌MCF7細(xì)胞和非致瘤性上皮MCF12A細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)小檗堿能通過(guò)增加p53蛋白表達(dá)減少CDK抑制蛋白（CDKI）p21的表達(dá)，從而抑制這兩種細(xì)胞系的細(xì)胞增殖，使其停滯于G0/G1期。用X線與小檗堿聯(lián)合處理HepG2細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)小檗堿可增加腫瘤細(xì)胞的氧化應(yīng)激，減少線粒體的ATP水平，顯著抑制細(xì)胞增殖，有很好的G2/M阻滯作用[11]。王佳豪等[12]研究認(rèn)為小檗堿可以顯著抑制腸癌Caco-2細(xì)胞增殖，其作用機(jī)制可能與阻滯細(xì)胞周期于G2/M期從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡有關(guān)。在MDA-MB-231乳腺癌細(xì)胞中，小檗堿能夠下調(diào)修復(fù)交叉互補(bǔ)基因1（XRCC1）的表達(dá)，使細(xì)胞停滯于S期，并誘導(dǎo)DNA斷裂，增加腫瘤細(xì)胞對(duì)化學(xué)療法的敏感性[13]。Xiao等[14]研究表明小檗堿是通過(guò)抑制Cyclin D1和Cyclin E1的表達(dá)將A549肺癌細(xì)胞周期阻滯在G1期，小檗堿還可以抑制Rb蛋白的磷酸化，從而阻止轉(zhuǎn)錄激活因子E2F從Rb上解離，并抑制了從G1到S期的轉(zhuǎn)變。上述研究均表明小檗堿可通過(guò)調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)程來(lái)抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。

2 小檗堿對(duì)細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)

細(xì)胞凋亡是細(xì)胞程序性死亡的一種調(diào)控形式。主要有兩條途徑，第一條為細(xì)胞質(zhì)途徑，由死亡受體Fas（腫瘤壞死因子受體超家族的成員）與Fas配體（FasL）結(jié)合啟動(dòng)凋亡信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶-8（caspase-8）引起細(xì)胞凋亡；第二條是線粒體途徑，線粒體釋放的細(xì)胞色素C在dATP存在的條件下與凋亡相關(guān)因子1（Apaf-1）結(jié)合，激活caspase-9，被激活的caspase-9能激活其他的caspase如caspase-3等，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，線粒體還釋放凋亡誘導(dǎo)因子（AIF），參與激活caspase。在白血病HL-60細(xì)胞中，小檗堿可通過(guò)增加caspase-8和caspase-9的表達(dá)激活caspase-3，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡[15]。在皮膚鱗狀細(xì)胞癌A431細(xì)胞中，小檗堿可通過(guò)增加細(xì)胞色素C的釋放激活caspase，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[16]。在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中，小檗堿通過(guò)增加Bax、caspase-3蛋白表達(dá)，減少Bcl-2蛋白表達(dá)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡來(lái)抑制腫瘤的生長(zhǎng)[17]。小檗堿與大黃素聯(lián)合應(yīng)用可顯著抑制乳腺癌細(xì)胞中鹽誘導(dǎo)性激酶3（SIK3）的表達(dá)，從而導(dǎo)致乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)減少，細(xì)胞周期停滯和細(xì)胞凋亡增加[18]。

3 小檗堿對(duì)細(xì)胞自噬的調(diào)節(jié)

自噬也是細(xì)胞程序性死亡的一種方式，是一種重要的胞內(nèi)物質(zhì)代謝分解過(guò)程，可通過(guò)溶酶體吞噬及降解自身結(jié)構(gòu)蛋白及細(xì)胞器，使細(xì)胞進(jìn)行再循環(huán)，在維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)中起著重要作用。在病理?xiàng)l件下，自噬通常被認(rèn)為具有保護(hù)作用，腫瘤生長(zhǎng)、發(fā)生和抑制過(guò)程中起關(guān)鍵作用。近年來(lái)，小檗堿對(duì)自噬的調(diào)控已被廣泛研究。Liu等[19]研究表明，小檗堿通過(guò)抑制蛋白激酶B/哺乳動(dòng)物雷帕霉素復(fù)合物1（Akt/mTORC1）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑誘導(dǎo)EU-6和SKW-3細(xì)胞自噬，顯示出治療急性淋巴細(xì)胞白血病的潛力。在乳腺癌中，小檗堿通過(guò)調(diào)節(jié)c-Jun氨基末端激酶（JNK）的磷酸化并促進(jìn)B淋巴細(xì)胞瘤-2/beclin-1（bcl-2/beclin-1）復(fù)合物的解離而誘導(dǎo)細(xì)胞自噬死亡[20]。在對(duì)胃癌的治療中，小檗堿可觸發(fā)胃癌BGC-823細(xì)胞自噬，通過(guò)MAPK/mTOR和Akt信號(hào)通路，抑制腫瘤細(xì)胞的增殖[21]。但是，另外一些研究表明，小檗堿可抑制細(xì)胞自噬，Wang等[22]用小檗堿處理對(duì)阿霉素耐藥的MCF-7乳腺癌細(xì)胞發(fā)現(xiàn)小檗堿通過(guò)調(diào)節(jié)PTEN/Akt/mTOR信號(hào)通路來(lái)充當(dāng)潛在的自噬抑制劑，阻止自噬相關(guān)蛋白LC3Ⅱ的積累，從而抑制細(xì)胞自噬。自噬介導(dǎo)的耐藥性在腫瘤發(fā)展中起著重要作用，并且腫瘤細(xì)胞通過(guò)調(diào)節(jié)自噬來(lái)逃避凋亡，小檗堿可能通過(guò)調(diào)節(jié)miR-30家族來(lái)抑制beclin-1表達(dá)，顯著降低脂肪細(xì)胞自噬。

4 小檗堿對(duì)腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的抑制

腫瘤的主要特征是腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，腫瘤細(xì)胞能夠通過(guò)血液或淋巴系統(tǒng)遷移并侵襲人體的不同組織或部分，從而形成新的腫瘤，在惡性腫瘤患者中，腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致死亡的主要原因。Zheng等[23]對(duì)乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231研究中發(fā)現(xiàn)，小檗堿在正常情況下不會(huì)影響細(xì)胞活力，但能夠降低刮擦傷口模型中腫瘤細(xì)胞的遷移能力，從而延長(zhǎng)傷口愈合時(shí)間。Ma等[24]研究表明小檗堿通過(guò)在乳腺癌細(xì)胞中靶向抑制Ephrin-B2并抑制基質(zhì)金屬蛋白酶-2（MMP-2）和MMP-9的表達(dá)來(lái)抑制細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移。小檗堿還可通過(guò)下調(diào)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（TGF-β1）抑制MMP-2和MMP-9的表達(dá)[24]，通過(guò)上調(diào)鈣黏附蛋白E（E-cadherin），下調(diào)波形蛋白（Vimentin）及轉(zhuǎn)錄因子Snail1、Slug的表達(dá)，抑制TGF-β1誘導(dǎo)的上皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，以防止肺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移[25]。血管生成在肺中葉惡性腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中起著關(guān)鍵作用，研究表明[26]，小檗堿能夠抑制腫瘤細(xì)胞中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）mRNA的表達(dá)，誘導(dǎo)eEF2磷酸化，導(dǎo)致VEGF表達(dá)降低，從而抑制細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。此外，在SW480大腸癌細(xì)胞中，小檗堿通過(guò)下調(diào)GRP78的表達(dá)來(lái)抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移[27]。在三陰性乳腺癌細(xì)胞中，小檗堿通過(guò)抑制TGF-β1和下調(diào)Smads抑制腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲[28]。上述研究均提示小檗堿能夠抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。

5 小檗堿對(duì)腫瘤微環(huán)境的影響

腫瘤細(xì)胞分泌細(xì)胞因子改變周圍的腫瘤微環(huán)境，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。在骨肉瘤中，小檗堿下調(diào)caspase-1/IL-1β信號(hào)傳導(dǎo)途徑改變了炎癥微環(huán)境，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[29]。小檗堿可以在乳腺癌細(xì)胞系MCF-7中上調(diào)抗癌細(xì)胞因子β-干擾素（IFN-β）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）[30]。在自身免疫性疾病中，小檗堿通過(guò)與T細(xì)胞和DC細(xì)胞直接相互作用來(lái)抑制Th17反應(yīng)[31]；可通過(guò)抑制IL-1β信號(hào)傳導(dǎo)和抑制軟骨損傷來(lái)改善骨關(guān)節(jié)炎[32]；通過(guò)抑制IL-2、IL-6等促炎性基因的表達(dá)來(lái)影響巨噬細(xì)胞和嗜中性粒細(xì)胞的吞噬作用[33]；通過(guò)PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路抑制ROS，從而保護(hù)PC-12細(xì)胞免受氧化損傷[34]。小檗堿通過(guò)阻斷IL-6和TNF-α，抑制炎癥反應(yīng)驅(qū)動(dòng)的EGFRERK信號(hào)傳導(dǎo)，并對(duì)結(jié)腸炎相關(guān)的大腸癌發(fā)揮抗腫瘤作用[35]。此外，Du等[36]成功構(gòu)建了氧化石墨烯負(fù)載的新型化療藥物小檗堿衍生物B3的酸性腫瘤微環(huán)境條件和近紅外激光雙應(yīng)答，實(shí)現(xiàn)了對(duì)腫瘤細(xì)胞的靶向協(xié)同治療?？傊￠迚A可通過(guò)影響炎癥反應(yīng)和免疫分子等來(lái)調(diào)節(jié)腫瘤的微環(huán)境。

6 小檗堿對(duì)microRNA的影響

MicroRNA（miRNA）是一類長(zhǎng)度在19～23個(gè)核苷酸的單鏈小分子非編碼RNA，通過(guò)與3'-非翻譯區(qū)的結(jié)合，參與RNA沉默和基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。在細(xì)胞增殖、凋亡、分化和器官發(fā)生等許多生物過(guò)程以及人類疾?。ㄈ缒[瘤、糖尿?。┲?，miRNA都已成為重要的調(diào)控元件。許多miRNA的異常表達(dá)與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[37]。小檗堿可通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA的表達(dá)或與其相互作用來(lái)抑制腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。Feng等[38]研究發(fā)現(xiàn)，小檗堿可能通過(guò)TP53、Erb和MAPK信號(hào)通路部分抑制3個(gè)miRNA簇（miR-99a～miR125b、miR-17～miR92和miR-106～125），從而抑制多發(fā)性骨髓瘤，其中，miR-99a～miR125b群集可能是多發(fā)性骨髓瘤治療的新靶標(biāo)。小檗堿還可通過(guò)IL6/STAT3下調(diào)miR-21的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，誘導(dǎo)多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞株的凋亡、G2期細(xì)胞周期阻滯和集落抑制。在肝癌細(xì)胞中，小檗堿通過(guò)調(diào)節(jié)miR-22-3p和SP1及其下游靶標(biāo)cyclin D1（CCND1）基因和Bcl-2來(lái)抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)[39]，上調(diào)miR-23a的表達(dá)介導(dǎo)p21和DNA損傷誘導(dǎo)基因（GADD45α）的轉(zhuǎn)錄激活[40]。小檗堿可上調(diào)miR-101的轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中COX-2的轉(zhuǎn)錄，從而抑制子宮內(nèi)膜細(xì)胞的生長(zhǎng)、遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移[41]。在結(jié)腸癌細(xì)胞中，小檗堿可下調(diào)miR-429并抑制E-cadherin表達(dá)，可能是治療結(jié)直腸癌的潛在治療藥物[42]。盡管研究表明小檗堿通過(guò)與miRNA相互作用抑制腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移，但相互作用位點(diǎn)和作用機(jī)制有待進(jìn)一步探討。

7 小檗堿對(duì)端粒酶活性的調(diào)節(jié)

端粒酶是細(xì)胞中基本的核蛋白逆轉(zhuǎn)錄酶，其活性在正常細(xì)胞中受到抑制，而其異常激活會(huì)導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的增殖不受調(diào)控[43]。研究表明，小檗堿和麻風(fēng)樹(shù)堿衍生物可通過(guò)靶向調(diào)節(jié)端粒酶活性，誘導(dǎo)線粒體功能障礙，端粒DNA損傷和細(xì)胞周期停滯，誘導(dǎo)膀胱T-24腫瘤細(xì)胞凋亡，從而發(fā)揮抗膀胱癌的作用[44]。小檗堿可抑制AP-2與人體端粒酶反轉(zhuǎn)錄酶（hTERT）啟動(dòng)子的結(jié)合，從而導(dǎo)致hTERT表達(dá)降低和腫瘤細(xì)胞永生化的逆轉(zhuǎn)[45]。另一項(xiàng)研究表明，小檗堿穩(wěn)定了內(nèi)源性端粒G-四鏈體的結(jié)構(gòu)，抑制hTR與該復(fù)合物的結(jié)合，從而抑制端粒酶的活性[46]。以上研究提示，小檗堿可通過(guò)抑制端粒酶活性，影響細(xì)胞的凋亡、增殖、細(xì)胞周期阻滯等發(fā)揮抗腫瘤作用。

8 小檗堿對(duì)腸道菌群的調(diào)節(jié)

腸道菌群作為一個(gè)微生態(tài)系統(tǒng)，人體腸道內(nèi)的微生物可參與合成體內(nèi)必需氨基酸、維生素，調(diào)節(jié)代謝以及促進(jìn)礦物質(zhì)的吸收，可通過(guò)作用于靶器官，調(diào)節(jié)宿主的穩(wěn)態(tài)，但當(dāng)體內(nèi)的微生態(tài)平衡被打破時(shí)，機(jī)體維持正常生理功能的能力減弱，會(huì)使疾病更容易發(fā)生，腫瘤的發(fā)生發(fā)展與腸道微生物的結(jié)構(gòu)、種類及豐度密切相關(guān)。Gao等[47]對(duì)131名結(jié)直腸癌患者的糞便微生物群特征進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)腫瘤患者的腸道菌群具有明顯的真菌生物失調(diào)和真菌網(wǎng)絡(luò)的改變。Wang等[48]研究發(fā)現(xiàn)高脂肥胖的Apcmin/＋直腸癌小鼠腸道微生物在個(gè)體間差異較大，在野生型小鼠的腸道菌群中主要有厚壁菌、擬桿菌、變形菌和疣微菌，在對(duì)Apcmin/＋小鼠高脂飼養(yǎng)后，疣微菌比例明顯增加，小檗堿干預(yù)能減輕小鼠的直腸癌進(jìn)展并且改變了小鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)，提示小檗堿可能是通過(guò)腸道菌群來(lái)減緩直腸癌進(jìn)程。Yu等[49]的進(jìn)一步研究表明，腸道定植具核梭桿菌能誘導(dǎo)小鼠直腸癌的發(fā)生，經(jīng)過(guò)小檗堿干預(yù)后，具核梭桿菌、鏈球菌、腸球菌等致病菌水平明顯下降，小鼠中IL-21/22/31、CD40L的分泌以及信號(hào)傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3磷酸化（p-STAT3）、p-STAT5和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2磷酸化（p-ERK1/2）的表達(dá)均呈現(xiàn)明顯的逆轉(zhuǎn)，這表明小檗堿可通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境阻斷腫瘤發(fā)生相關(guān)通路的激活。

9 總結(jié)

綜上所述，小檗堿可通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期抑制腫瘤細(xì)胞的分裂生長(zhǎng)；抑制細(xì)胞增殖并抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移；影響炎癥反應(yīng)和免疫分子等來(lái)調(diào)節(jié)腫瘤的微環(huán)境；調(diào)節(jié)microRNA的表達(dá)或與其相互作用來(lái)抑制腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移；抑制端粒酶活性，影響細(xì)胞的凋亡和周期阻滯等；調(diào)節(jié)腸道微生物來(lái)抑制腫瘤。提示小檗堿可用來(lái)開(kāi)發(fā)治療腫瘤，但對(duì)小檗堿的應(yīng)用仍然面臨許多難題，如小檗堿水溶性差、腸道中吸收率低、口服生物利用度低等。因此，對(duì)小檗堿開(kāi)發(fā)利用需要進(jìn)一步的研究，Chang等[50]合成的6個(gè)小檗堿衍生物較小檗堿具有更強(qiáng)的抑制腫瘤細(xì)胞增殖作用，通過(guò)研究表明，在C9和C13具有取代基的新型小檗堿衍生物顯示出明顯增強(qiáng)的抗腫瘤增殖活性。聯(lián)合用藥可減輕化療藥物的毒副作用，可通過(guò)納米技術(shù)構(gòu)建共傳遞系統(tǒng)將小檗堿與化療藥物同時(shí)遞送至腫瘤細(xì)胞[51-52]，相信隨著對(duì)小檗堿研究的持續(xù)深入，有望使其成為一種有效的抗腫瘤藥物。